一种基于组合策略的低轨星座网络流规划方法

低轨星座网络流规划方法是提升大型星座网络性能的关键技术。针对现有低轨星座网络流规划方法手段单一，难以兼顾全局性能优化与卫星自主灵活性等问题，研究提出了一种基于组合策略的低轨星座网络流规划方法，首先根据业务特点对网络流进行分类映射，针对6类映射业务的QoS差异，分别采用集中式、分布式和源端路由等路由控制策略；在此基础上将星座网络流规划问题抽象为求解带宽约束下的多源单汇网络最大流和多源多汇网络最大流问题，分别采用负载均衡路由和多约束QoS路由算法；对基于组合策略和单一策略的星座网络流规划方法进行了仿真分析，结果表明组合策略比集中式的传输时延低约20ms，丢包率低约9%，比分布式的带宽利用率高约42%，可有效提升星座网络性能，能够更好满足不同场景及需求。     

“猎鹰”9火箭发射60颗“星链”试验星

<正>2019年5月23日,太空探索技术(SpaceX)公司使用"猎鹰"9-1.2型运载火箭在卡纳维拉尔角空军站发射了其"星链"低轨宽带星座的60颗试验卫星。这是该公司首次专门针对"星链"项目进行"一箭多星"发射。发射曾定于5月15日进行,但当天的发射尝试在倒计时进行到距起飞还差约13min时因高空风超限而取消。SpaceX公司次日又宣布,为完成软件更新工作和对各系统进行"再三检查",发射要再推迟一周。此次发射采用了之前飞过2次的一枚旧的第一级火箭,编号B1049.3。这枚箭在     

微纳卫星星座的Kuhn-Munkres匹配部署优化方法

针对将半长轴、升交点赤经、纬度辐角均不同的低轨微纳卫星群部署到同一轨道面不同目标相位的星座部署问题，提出一种基于Kuhn Munkres(KM)匹配的星座部署优化方法。通过KM算法实现卫星和目标纬度辐角的优化匹配，充分利用J 2摄动，使升交点赤经借助半长轴和纬度辐角的部署而得到同步修正，从而节约燃料。仿真结果表明，相比于传统部署方法，在相同约束下，优化后的部署方法使各星平均燃耗减少，各星燃耗量均衡性提高。弥补了传统同轨星座部署中将各星初始位置简化为空间一点且忽略部署过程中的升交点赤经漂移的不足。采用有限常值推力实现轨道机动，适用于携带微推力推进系统的微纳卫星。     

一种提高导航卫星星座自主定轨精度的方法研究

针对近地导航卫星仅利用星间测距进行自主定轨时,因无法消除星座整体旋转误差而导致长期自主定轨精度不高的问题,提出了利用拉格朗日导航卫星星座与近地导航卫星星座联合仅利用星间测距进行自主定轨的方法。建立了拉格朗日轨道导航卫星星座和近地导航卫星星座联合仅利用星间测距进行自主定轨的动力学模型和观测模型。利用扩展Kalman滤波（EKF）算法和星间测距信息实现了拉格朗日轨道导航星座与近地导航星座的长期自主定轨。以4颗拉格朗日卫星组成的导航星座与12颗GPS卫星组成的近地导航星座作为仿真对象进行了仿真分析,仿真结果表明本文仅利用星间测距的联合自主定轨方法可以有效提高导航卫星星座的长期自主定轨精度。
     

日运营商向低轨高通星座项目投资

<正>日本通信卫星运营商天空完美日星公司5月11日宣布,同要建设低轨宽带星座的美国低轨星企业公司签订协议,将向低轨星公司的高通量低轨星座项目投资,并参与其宽带服务推销,投资额未对外公布。低轨星公司的低轨星座拟由108颗卫星组网,采用激光星间链路,号称将提供可同地面光纤系统相媲美的低延迟高通量数据通信服务。这些卫星打算在2019年开始发射。全球各大通信卫星运营商参     

基于低轨全覆盖卫星星座的反向缝建链策略

低轨卫星星座的拓扑设计是天地一体化网络部署中较为重要的一环。在低轨卫星网络中，如何设计星座拓扑来提升卫星网络的稳定性与传输性能，是亟待解决的问题。提出一种基于轨道覆盖带方法的低轨持续全覆盖卫星星座设计方法，通过该方法构建低轨卫星星座，满足覆盖性能，可有效减少卫星切换的次数。基于构建的星座拓扑，制定邻轨k最近邻星的反向缝建链策略，优化设计链路长度和链路持续时长，获取网络传输性能与稳定性的平衡。仿真结果表明:通过上述方法设计出的星座，在满足对地持续全覆盖性能的情况下，相较于轨道覆盖带方法切换次数减少10%;邻轨k最近邻星策略相较于最短建链策略，拓扑稳定性能提升79.62%，使网络拓扑稳定性与传输性能达到更优的平衡。     

LEO卫星网络快照序列路由算法优化

快照序列路由算法中时间段的大小影响卫星网络路由性能以及路由表存储和更新代价。提出一种等长时间段快照序列路由改进算法,能够保证时间段内路径不中断。通过分析和仿真,研究了不同时间段划分与丢包率、网络链路利用率、网络端到端延时的关系。结果表明,改进算法能够显著降低丢包率,而且随着时间段的增大,路径切换丢包率呈下降趋势,因此可以兼顾较好的网络性能和较低的存储需求。还提出一种星上存储的改进方法,能够进一步减轻星上存储压力。
     

北斗专列—CZ 3A系列火箭发展回顾和未来展望

CZ-3A系列运载火箭承担了北斗工程,包括北斗一号、北斗二号和北斗三号的全部发射任务,被称为“北斗专列”。在北斗工程历时26年的研制过程中,CZ-3A系列火箭突破了一系列关键技术,使火箭具备了从地球同步转移轨道(GTO)到倾斜同步转移轨道(IGTO)、中圆转移轨道(MTO),从一箭一星发射至转移轨道,到一箭双星发射至转移轨道,再到一箭双星直接发射入轨的发射能力,实现了跨越发展。满足了北斗工程的发射任务需求,北斗工程共计44箭、59星,CZ-3A系列火箭发射均获得了圆满成功,成功率达到了100%。     

多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗（BD）和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统（GNSS）掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。     

一种多星分离的姿控联合仿真方法

现阶段仅依据多体动力学,难以准确分析和评估多星分离时含调姿过程的近远场分离过程。因此针对一箭多星任务的分离安全性设计需求,提出了一种姿控联合仿真方法,实现了近远场分离的实时调姿仿真。计算结果表明,该方法与专业弹道软件相比,计算误差不超过5%。同时为了进一步研究结构参数、动力学参数和调姿算法等变量对分离方案的影响,结合拉丁超立方采样和蒙特卡罗打靶法,优化了采样空间,从而可以快速分析变量偏差、采样方式对不同分离工况的影响,进而准确判定分离方案的安全性。该方法实现了参数的自动化设置,可有效提高仿真效率,能为一箭多星发射任务的快速论证及分离安全性设计需求提供有力支撑。     

适于LEO卫星IP网络的源组播算法

为了解决LEO卫星IP网络中现有源组播算法的信道资源浪费问题，提出了一套新的组播算法。即基于核心群的特定源组播（CSSM）算法和加权的CSSM（ω-CSSM）算法。CSSM算法以源节点作为初始核心群，通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成，这样所得的树代价最小，从而大大提高了网络的传输带宽利用率和有效传输容量。在ω-CSSM算法中，所提出的加权因子可以调整组播树的树代价和端到端传播时延之间的折衷程度，因此，可以通过调整加权因子柬适度增大树代价、降低端到端传播时延，从而支持某些有严格端到端时延要求的实时组播业务。通过与LEO卫星IP网络中典型源组播算法MRA的仿真比较，可以看出CSSM和ω-CSSM算法的树代价性能比MRA有显著改善，而端到端传播时延略高。     

空海自组网随机接入仿真研究

针对无人机在远海远域协同任务过程中的空海信息协同共享需求,提出了一种基于优先级传输的动态随机接入协议。首先,通过设计高效集群组网信令保证集群测控通信自组网的遥测、遥控信息的稳定传输;然后,结合改进的TDMA （时分多址）组网时隙结构实现节点快速入网与动态时隙分配协议;最后,通过OPNET （网络仿真技术软件包）分析所设计的集群空海自组网系统的随机接入低时延、业务传输高吞吐量和端到端传输低时延性能。结果表明：该组网信令下建网时间只需要2～3个飞控周期,在32节点场景下节点完成随机Aloha入网时延平均不到0.6 s,改进的TDMA协议在端到端时延比传统TDMA协议降低1/3。     

适用于多星并行测试的应答机设计方法与验证*

为了提高星座的测试效率、降低测试成本,提出一种适合多星并行测试的应答机设计方法,通过地面测试设备和星上测控应答机复用星上的遥控RS422接口、遥测RS422接口的方式,突破了多星并行测试的瓶颈。新方法已经成功应用于某卫星星座的并行测试,降低了测试成本、提高了测试效率、缩短了星座的测试周期。     

移动自组网MAC协议组网和业务调度算法研究

为满足无中心的移动自组网对多变网络拓扑、实时通信和网络规模可扩展的需求,提出一种网络建立时间短、时延短和信道利用率高的MAC协议策略。通过网络分簇组网算法建立健壮高效的组网模型,利用时隙动态复用算法实现基于竞争的TDMA接入协议,从而提高信道利用率和网络吞吐量。在NS2中对单簇20个节点作性能仿真,分析多种队形的网络拓扑以及端到端时延,并对固定TDMA和基于竞争的TDMA接入方式做了对比实验。仿真结果显示,各种拓扑结构的网络建立时间都很短,基于竞争的TDMA接入方式相比固定TDMA可获得更高的网络吞吐量和更短的端到端时延。     

Portable end-to-end ground system for low-cost mission support

This paper presents a revolutionary architecture of the end-to-end ground system to reduce overall mission support costs. The present ground system of the Jet Propulsion Laboratory (JPL) is costly to operate, maintain, deploy, reproduce, and document. In the present climate of shrinking NASA budgets, this proposed architecture takes on added importance as it should dramatically reduce all of the above costs. Currently, the ground support functions (i.e., receiver, tracking, ranging, telemetry, command, monitor and control) are distributed among several subsystems that are housed in individual rack-mounted chassis. These subsystems can be integrated into one portable laptop system using established Multi Chip Module (MCM) packaging technology and object-based software libraries. The large scale integration of subsystems into a small portable system connected to the World Wide Web (WWW) will greatly reduce operations, maintenance and reproduction costs. Several of the subsystems can be implemented using Commercial Off-The-Shelf (COTS) products further decreasing non-recurring engineering costs. The inherent portability of the system will open up new ways for using the ground system at the “point-of-use” site as opposed to maintaining several large centralized stations. This eliminates the propagation delay of the data to the Principal Investigator (PI), enabling the capture of data in real-time and performing multiple tasks concurrently from any location in the world. Sample applications are to use the portable ground system in remote areas or mobile vessels for real-time correlation of satellite data with earth-bound instruments; thus, allowing near real-time feedback and control of scientific instruments. This end-to-end portable ground system will undoubtedly create opportunities for better scientific observation and data acquisition.     

一箭多星发射直接入轨的卫星构型研究

针对中、高轨道一箭多星发射直接入轨的需求,基于卫星与运载火箭的接口、环境条件、包络与操作要求等约束,对卫星构型形式进行了研究。比较了一箭多星发射的几种卫星构型方案（包括中心承力筒式、板筒式、板架式和桁架式构型）,研究了星箭接口选用包带式和点式爆炸螺栓两种连接分离装置的适用性,并据此提出优选桁架式卫星构型和点式爆炸螺栓星箭接口形式,可为卫星结构特性优化和卫星平台通用化奠定基础。     

强磁暴期间磁尾高速流的多卫星联合观测

使用多时空尺度的多卫星数据研究磁尾高速流,已经取得了很多重要成果。文章介绍了一次持续时间大约为3天的强磁暴期间的地磁台站和多卫星联合观测。IMAGE卫星的极光观测表明有14个孤立亚暴发生。运行在靠近磁尾的CLUSTER星簇（C1、C3卫星）和运行在靠近地球的DSP-1卫星均观测到了多次地向和尾向高速整体流。多卫星联合观测给出了不同位置处地向和尾向高速整体流的分布特征。     

LEO卫星网络中无缝切换管理技术研究

针对低地球轨道(LEO)卫星网络中采用移动IPv6(MIPv6)协议带来切换延时长,丢包率高的缺点,本文提出了一种基于MIPv6协议的简单卫星代理本地转发策略。通过解除MIPv6协议中切换过程与位置注册消息交换过程的耦合关系,显著降低了切换延时和切换丢包率。仿真结果表明,新策略与MIPv6协议相比,丢包率降低达75%以上。     

海上无人船自组网随机接入仿真研究*

海上无线通信具有传播环境复杂、多径干扰、信号衰减和时延较大等特点,传统的通信传输系统无法满足无人船之间、岸船之间稳定可靠的通信业务需求。针对海气界面组网观测中以无人船为核心的快速机动组网协同观测任务,研究基于信道感知的无人船自组网随机接入协议,采用优先级机制满足海上环境下网络负载较大时敏业务的低延迟传输需求,为无人船组网观测信息传递提供可靠性和实时性保证。终端采用一发多收机制提高数据传输成功率和网络系统吞吐量。最后,基于OPNET搭建仿真网络模型,从接入成功率、平均端对端时延、系统吞吐量等方面仿真分析所设计的随机接入协议性能。     

航天器热控系统中的热泵-蓄冷组合方案

提出了旨在降低热控系统质量的热泵-蓄冷组合热控方案。通过对负荷进行预测，对热泵蓄冷系统的集成模式，系统的运行策略，以及蓄冷设备的容量等问题进行了分析。结果表明：通过合理优化系统的运行参数，热泵蓄冷组合方案能实现热控系统的轻量化设计要求，在未来航天热管理系统中具有相当的应用潜力。